2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、填充型導(dǎo)熱高分子材料是將導(dǎo)熱填料添加到高分子基體中制備的具有高導(dǎo)熱系數(shù)的復(fù)合材料。填充型導(dǎo)熱高分子制備方法簡單、成本低廉并且在電子電氣和微電子封裝領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,近年來受到廣泛的關(guān)注。常見的導(dǎo)熱填料包括石墨、碳納米管(Carbon nanotubes,CNTs)、石墨烯納米片(Graphene nanoplatelets,GNPs)等導(dǎo)電填料和氮化硼(Boron nitride,BN)、氮化鋁(Alumium nitride,A

2、lN)、氧化鋁(Alumium oxide,Al2O3)等絕緣陶瓷填料。將兩種不同尺寸、不同維度的填料互配成雜化填料填充聚合物是制備導(dǎo)熱高分子最有效、最簡單的方法之一。但是,隨著電子信息領(lǐng)域不斷發(fā)展,具有單一導(dǎo)熱性能的復(fù)合材料已經(jīng)無法滿足市場需求,因此開發(fā)具有多功能性的導(dǎo)熱復(fù)合材料具有十分重要的意義。本文針對填料雜化網(wǎng)絡(luò)致密程度對聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)導(dǎo)熱性能的影響開展研究工作。首先研究了

3、導(dǎo)電雜化填料(CNTs/GNPs)對PVDF導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能影響。通過固定一種填料含量同時改變另一種填料含量,探究了不同雜化網(wǎng)絡(luò)對復(fù)合材料導(dǎo)熱導(dǎo)電性能的影響。此外,通過調(diào)控絕緣填料BN含量和尺寸,控制導(dǎo)電填料CNTs的分散和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),研究了制備具有高導(dǎo)熱系數(shù)和高介電常數(shù)復(fù)合材料的最佳工藝。
  本研究主要內(nèi)容包括:⑴通過溶液-熔融兩步加工法將GNPs和CNTs引入到PVDF中,制備了三元納米復(fù)合材料。通過對復(fù)合材料結(jié)晶行為分析發(fā)現(xiàn),

4、GNPs和CNTs對PVDF都有明顯的成核作用,但是雜化網(wǎng)絡(luò)對PVDF結(jié)晶度幾乎沒影響。通過流變行為和微觀形貌表征以及導(dǎo)熱性能測試發(fā)現(xiàn),少量GNPs加入到PVDF/CNT-x中,由于GNPs對CNTs的體積排除作用,使得CNTs團聚更嚴(yán)重;進一步通過理論模擬計算發(fā)現(xiàn)由于CNTs團聚,CNTs間接觸熱阻略有增大。而流變結(jié)果顯示,少量GNPs加入對復(fù)合材料網(wǎng)絡(luò)致密程度幾乎沒有影響,此時復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)提升較小;但是少量CNTs加入PVDF/

5、GNP-x中,CNTs和GNPs能形成三維雜化網(wǎng)絡(luò),此時復(fù)合材料的模量顯著提升,低頻處有更大的平臺,說明此時材料內(nèi)部能形成更致密的雜化網(wǎng)絡(luò),因此復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)顯著增加,導(dǎo)熱協(xié)同效率也更高。通過對電導(dǎo)率測試發(fā)現(xiàn),CNTs在導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中起到主導(dǎo)作用,但是少量CNTs加入PVDF/GNP-x中,材料的電導(dǎo)率提升比少量GNPs加入到PVDF/CNT-x中更明顯,有更高的協(xié)同效率。⑵通過向PVDF中引入導(dǎo)電填料CNTs和類石墨烯絕緣填料BN,成功

6、制備具有高導(dǎo)熱系數(shù)的三元納米復(fù)合材料。結(jié)晶行為研究表明,BN和CNTs對PVDF結(jié)晶都有成核作用,并且同時加入BN和CNTs時,結(jié)晶度會隨著BN含量增加而增大。通過微觀形貌分析、介電性能和電導(dǎo)率測試發(fā)現(xiàn)少量的BN對CNTs有分散作用,復(fù)合材料的電導(dǎo)率明顯提升,此時由于CNTs與PVDF之間有更多的界面極化,并且CNTs之間能形成更多微電容結(jié)構(gòu),因此復(fù)合材料介電常數(shù)顯著提升;但是大量的BN對CNTs的網(wǎng)絡(luò)會產(chǎn)生位阻效應(yīng),致使CNTs導(dǎo)電網(wǎng)

7、絡(luò)破壞,復(fù)合材料電導(dǎo)率和介電常數(shù)顯著降低。流變行為分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)BN含量大干10wt%時,復(fù)合材料內(nèi)部才能形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但是將CNTs加入PVDF/BN-x中,即使BN含量為1wt%,復(fù)合材料中也能形成致密的三維網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)致密程度提升是導(dǎo)熱性能提高的主要原因。⑶通過調(diào)控BN尺寸,將三種不同尺寸的BN和CNTs組成雜化填料引入PVDF中,制備了三種三元納米復(fù)合材料。通過形貌表征、流變行為和電導(dǎo)率測試分析填料網(wǎng)絡(luò)變化,并對材料導(dǎo)熱性能和介電性

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